电组合件制造技术

提供有一种电组合件，该电组合件包括用于连接到电网络（40）的转换器（20），该转换器（20）包括至少一个模块（44），该至少一个模块（44）包括至少一个开关元件（46）和至少一个能量存储装置（48），所述或每个模块（44）中的所述或每个开关元件（46）和所述或每个能量存储装置（48）被布置成可组合以便选择性地提供电压源，该电组合件包括控制器（54），该控制器（54）被配置成选择性地控制所述或每个模块（44）中的所述或每个开关元件（46）的开关，其中所述电组合件包括传感器（56a），该传感器（56a）被配置用于测量所述电网络（40）的电流，其中所述控制器（54）和所述传感器（56a）被配置成协调地操作以执行所述电网络（40）的电参数的表征，使得在使用中：所述控制器（54）选择性地控制所述或每个模块（44）中的所述或每个开关元件（46）的开关，以修改所述变换器（20）的电参数，以便修改所述电网络（40）的电流；所述传感器（56a）测量所述电网络（40）的所得到修改电流；以及所述控制器（54）处理所述电网络（40）的所测量的所得到修改电流，以便表征所述电网络（40）的电参数。以便表征所述电网络（40）的电参数。以便表征所述电网络（40）的电参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电组合件
[0001]本专利技术涉及包括用于连接到电网络（优选AC功率电网）的转换器的电组合件，以及操作电组合件的方法。本专利技术优选地供在高压直流（HVDC）传输中使用。
[0002]在HVDC功率传输网络中，交流（AC）功率通常被转换成直流（DC）功率，以用于经由架空线，海底线缆和/或地下线缆进行传输。这种转换消除了对补偿由功率传输介质（即传输线路或线缆）施加的AC电容性负载效应的需要，并且降低了每公里的线路和/或线缆的成本，并且因此当需要通过长距离传输功率时变得成本有效。
[0003]DC功率与AC功率之间的转换用于其中必需互连DC和AC网络的功率传输网络中。在任何这种功率传输网络中，在AC与DC功率之间的每个接口处要求转换器，以实现从AC到DC或者从DC到AC的所要求转换。
[0004]根据本专利技术的第一方面，提供有一种电组合件，所述电组合件包括用于连接到电网络的转换器，所述转换器包括至少一个模块，所述至少一个模块包括至少一个开关元件和至少一个能量存储装置，所述或每个模块中的所述或每个开关元件和所述或每个能量存储装置被布置成可组合以便选择性地提供电压源，所述电组合件包括控制器，所述控制器被配置成选择性地控制所述或每个模块中的所述或每个开关元件的开关，其中所述电组合件包括传感器，所述传感器被配置用于测量所述电网络的电流，其中所述控制器和所述传感器被配置成协调地操作以执行所述电网络的电参数的表征（characterisation），使得在使用中：所述控制器选择性地控制所述或每个模块中的所述或每个开关元件的开关，以修改所述转换器的电参数，以便修改所述电网络的所述电流；所述传感器测量所述电网络的所得到（resultant）修改电流；以及所述控制器处理所述电网络的所测量的所得到修改电流，以便表征所述电网络的所述电参数。
[0005]本专利技术的电组合件中的控制器和传感器的配置引起一种智能系统，该智能系统使用采取所述或每个模块的形式的集成转换器硬件来表征所连接的电网络的一个或多个电参数。这提供了具有嵌入式电网络表征能力的转换器，并且由此消除了对于利用单独的和专用的电网络表征设备（例如阻抗分析器）的需要。
[0006]另外，在表征过程中使用所述或每个模块为转换器提供用来执行电网络的在线表征的能力，而转换器和电网络不必离线并且不必改变转换器和电网络的稳态操作条件（例如有功功率和无功功率操作点）。
[0007]此外，在表征过程中使用所述或每个模块是进一步有利的，不仅因为该表征过程是容易可缩放为兼容以供与具有不同模块数量的不同额定值的转换器一起使用，而且还因为在表征过程中使用的模块数量可以容易地改变以变更表征过程的参数，而不必在重新设计和构建新的转换器结构中招致显著的成本。
[0008]相比之下，使用单独的和专用的电网络表征设备来表征所连接的电网络的电参数招致采取安装和操作成本的形式的额外的成本，增加到转换器和电网络的整体大小和重量，并且不那么容易可缩放以供与不同额定值的转换器一起使用并且用于不同的表征过
程。
[0009]电网络的一个或多个电参数（例如电网络阻抗）可以由于电网络的（一个或多个）操作条件中的改变而改变。由于例如黑启动，由于选择性连接和断开的变化的功率生成设备，变化的负载，以及用于电网络设备或组件（例如变压器，线缆和开关装置）的通电顺序，电网络的（一个或多个）操作条件中的任何改变都可能出现。电网络的一个或多个电参数的改变可能导致转换器和电网络的不期望的状态，例如系统不稳定性，这又可能导致设备损坏和/或转换器和电网络通过例如跳闸而离线。
[0010]在表征电网络的电参数之后，所表征的参数然后可以由控制器使用，以便适配对转换器的控制。因此，用来执行表征过程的本专利技术的电组合件的配置使得转换器能够响应于电网络的电参数中的任何改变对其操作和/或结构进行实时调节，这在电网络的不断变化的操作条件下是有益的。
[0011]在本专利技术的实施例中，所述控制器可以被配置成处理所述电网络的所表征电参数以控制所述或每个模块中的所述或每个开关元件的开关，以便适配对转换器的控制。结果，转换器的所述或每个模块被配置成执行表征过程和对转换器的控制的（一个或多个）后续响应调节两者，由此提供优于使用用于执行相应过程的单独设备的成本，大小和重量的益处。
[0012]优选地，所述控制器被配置成处理所述电网络的所表征电参数以控制所述或每个模块中的所述或每个开关元件的开关，以便通过执行下列中的至少一个来适配对转换器的控制：
•
修改转换器的等效电阻抗。例如，可以操作所述或每个模块来改变它们的输出电压波形，以便修改转换器的等效电阻抗；
•
修改转换器的控制参数；
•
提供或增加电网络中的一个或多个振荡的主动阻尼；以及
•
提供主动过滤。
[0013]转换器的控制的这种适配具有以下有益效果：当转换器连接到电网络时增加转换器的稳定性，并且朝满足一个或多个性能标准而增加转换器的性能；在本专利技术的优选实施例中，电网络是AC功率电网。本专利技术提供一种对AC功率电网的参数（特别是AC功率电网的电阻抗）进行在线表征的可靠装置。
[0014]在本专利技术的另外的实施例中，所述控制器可以被配置成处理所述电网络的所测量的所得到修改电流以便表征所述电网络的电阻抗。所表征的电阻抗提供所述电网络的操作条件的指示。
[0015]在本专利技术的又一些实施例中，所述控制器可以被配置成处理所述电网络的所测量的所得到修改电流，以便表征所述电网络的等效操作电压。所表征的等效操作电压还提供所述电网络的操作条件的指示。
[0016]可以以多种不同的方式执行转换器的电参数的修改以在表征过程期间修改所述电网络的电流。
[0017]可选地，所述控制器可以被配置成选择性地控制所述或每个模块中的所述或每个开关元件的开关，以便提供可变的电阻抗（优选地与电感器相结合）以便修改所述转换器的等效电阻抗，以修改所述电网络的电流。然后，转换器的等效电阻抗可用于帮助表征所述电
网络的电参数，例如电阻抗和等效操作电压。
[0018]此外可选地，所述控制器可以被配置成选择性地控制所述或每个模块中的所述或每个开关元件的开关，以注入扰动电压，以便修改所述电网络的电流，例如将至少一个电流分量注入到所述电网络的电流中。优选地，扰动电压可以是谐波电压，并且所述或每个注入的电流分量可以是谐波电流分量。
[0019]以这种方式，所述或每个模块可以有效地作为控制的扰动电压源操作，以实现将所述或每个电流分量注入到电网络的电流中。所述或每个注入的电流分量然后可以用于帮助表征电网络的电参数，例如电阻抗。特别地，通过将扰动电压电平设置为与转换器和电网络的操作电压电平相比相对可忽略和/或通过不规则地或间歇地注入扰动电压，可以最小化扰动电压对转换器和电网络的稳态操作条件的影响。
[0020]在本专利技术的实施例中，所述控制器和所述传感器可以被配置成协调地操作以在频率范围内执行所述电网络的电参数的表征。
[0021]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电组合件，包括用于连接到电网络（40）的转换器（20），所述转换器（20）包括至少一个模块（44），所述至少一个模块（44）包括至少一个开关元件（46）和至少一个能量存储装置（48），所述或每个模块（44）中的所述或每个开关元件（46）和所述或每个能量存储装置（48）被布置成可组合以选择性地提供电压源，所述电组合件包括控制器（54），所述控制器（54）被配置成选择性地控制所述或每个模块（44）中的所述或每个开关元件（46）的开关，其中所述电组合件包括传感器（56a），所述传感器（56a）被配置用于测量所述电网络（40）的电流（i
ac
），其中所述控制器（54）和所述传感器（56a）被配置成协调地操作以执行所述电网络（40）的电参数（Zg，v
g
）的表征，使得在使用中：所述控制器（54）选择性地控制所述或每个模块（44）中的所述或每个开关元件（46）的开关，以修改所述转换器（20）的电参数（Z
c
，v
p
），以便修改所述电网络（40）的所述电流（i
ac
）；所述传感器（56a）测量所述电网络（40）的所得到修改电流（i
ac
）；以及所述控制器（54）处理所述电网络（40）的所测量的所得到修改电流（i
ac
），以便表征所述电网络（40）的所述电参数（Z
g
，v
g
）。2.根据权利要求1所述的电组合件，其中，所述控制器（54）被配置成处理所述电网络（40）的所表征电参数（Z
g
，v
g
），以控制所述或每个模块（44）中的所述或每个开关元件（46）的开关，以便适配对所述转换器（20）的控制。3.根据前述权利要求中的任一项所述的电组合件，其中，所述控制器（54）被配置成处理所述电网络（40）的所表征的电参数（Z
g
，v
g
）以便控制所述或每个模块（44）中的所述或每个开关元件（46）的开关，以便通过执行下列中的至少一个来适配对所述转换器（20）的控制：
•
修改所述转换器（20）的等效电阻抗（Z
c
）；
•
修改所述转换器（20）的控制参数；
•
提供或增加所述电网络（40）中的一个或多个振荡的主动阻尼；
•
提供主动过滤。4.根据前述权利要求中的任一项所述的电组合件，其中，所述控制器（54）被配置成处理所述电网络（40）的所测量的所得到修改电流（i
ac
），以便表征所述电网络（40）的电阻抗（Z
g
）和/或所述电网络（40）的操作电压（v
g
）。5.根据前述权利要求中的任一项所述的电组合件，其中，所述控制器（54）被配置成选择性地控制所述或每个模块（44）中的所述或每个开关元件（46）的开关，以提供可变的电阻抗来修改所述转换器（20）的电阻抗（Z
c
），以便修改所述电网络（40）的所述电流（i
ac
）。6.根据前述权利要求中的任一项所述的电组合件，其中，所述控制器（54）被配置成选择性地控制所述或每个模块（44）中的所述或每个开关元件（46）的开关，以注入扰动电压，以便修改所述电网络（40）的所述电流（i
ac
）。7.根据前述权利要求中的任一项所述的电组合件，其中，所述控制器（54）和所述传感器（56a）被配置成协调地操作以在频率范围内执行所述电网络（40）的所述电参数（Z
g
，v
g
）的所述表征。8.根据前述权利要求中的任一项所述的电组合件，包括至少一个第一模块（44）和至少一个第二模块（44），其中所述控制器（54）被配置成选择性地控制所述或每个第一模块（44）
中的所述或每个开关元件（46）的开关，以执行所述电网络（40）的所述电参数（Z
g
，v
g
）的所述表征，并且其中所述控制器（54）被配置成选择性地控制所述或每个第二模块（44）中的所述或每个开关元件（46）的开关，以执行所述转换器（20）的正常操作模式。9.一种电组合件，包括用于连接到电网络（40）的转换器（20），所述转换器（20）包括至少一个第一模块（44）和至少一个第二模块（44），所述第一模块（44）和所述第二模块（44）中的每个包括至少一个开关元件（46）和至少一个能量存储装置（48），所述或每个模块（44）中的所述或每个开关元件（46）和所述或每个能量存储装置（48）被布置成可组合以选择性地提供电压源，所述电组合件包括控制器（54），所述控制器（54）被配置成选择性地控制所述或每个模块（...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：